晶体结构

高中化学SC、BCC、FCC、岩盐型离子晶格及假想分子中心晶格的精确立方晶格位点共享几何

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关于此实验

旋转并扩展晶胞,查看顶点、面、棱和体心位置。统计共享粒子数,计算堆积率和密度,并区分离子晶格与分子中心晶格。

学习目标

  • 统计边界粒子对一个晶胞的分数贡献。
  • 将硬球接触关系与立方晶格参数联系起来。
  • 区分离子晶体中的粒子数和化学式单位数。

使用方法

  1. 1选择一个FCC顶点位置和一个面心位置,并比较它们各自的共享分数。
  2. 2显示隐藏的格点,并验证 FCC 晶胞中有四个有效粒子。
  3. 3切换到 BCC,并将堆积情况与 FCC 的结果进行比较。
  4. 4检查岩盐结构晶胞,并区分八个有效离子和四个化学式单位。

模型

角、棱、面和内部格点的共享比例各不相同。
这些接触关系适用于单原子硬球晶胞。
密度计算使用每个晶胞中的化学式单位数,以及每个化学式单位的摩尔质量。

假设

  • 单原子结构使用硬球模型。岩盐结构晶胞由两个 FCC 子晶格组成;其尺寸既能防止异种离子重叠,也能防止阴离子彼此重叠。
  • 分子选项是一个以二聚体中心为格点的假想简单立方晶格,并不表示真实分子固体的结构。其硬球堆积率有意省略。
  • 视觉展开仅用于将图形分开显示。密度和接触几何始终基于未展开的模型晶胞。此处不考虑热运动和晶格能。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么一个角上的球只贡献八分之一?
  2. Q2为什么岩盐结构的常规晶胞中有四个化学式单位,却有八个离子?

常见问题

FCC总是表示相同的化学键吗?

不是。FCC描述的是一种几何排列。格点可以代表原子,也可以代表离子的一种子晶格;要确定化学性质,还需要其他信息。

当阳离子非常小时,为什么岩盐结构的晶格参数会停止变化?

当阳离子半径足够小时,阴离子FCC骨架中的阴离子会先彼此接触,而不是与异种离子接触。该模型取这两种最小晶胞尺寸中的较大值。